CN101023386A - 变焦透镜及包括离散受控微镜的透镜阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)，其由许多离散受控微镜(DCM)及致动零件组成。该致动零件以静电方式控制DCM的位置。可通过在DCM下设置支持DCM及致动零件的机构以增加有效反射区域而增加该DCMAL的光学效率。已知微电子技术可消除因电极片及线路所造成的有效反射区域中的损失。该透镜可通过独立控制DCM而校正像差。通过已知微电子技术可进行每个DCM的独立控制。该DCM阵列还可形成具有任意形状和/或尺寸的透镜，或形成包括具有任意形状和/或尺寸的透镜的透镜阵列。

Description

变焦透镜及包括离散受控微镜的透镜阵列
技术领域
本发明涉及一种由离散受控微镜(DCM)阵列所组成的变焦透镜，以及用以控制该DCM阵列的操作方法。
背景技术
一种广泛使用的传统变焦系统使用两个折射性透镜。它具有复杂的驱动机构，以控制这些折射性透镜的相关位置。该传统系统的响应时间也较为缓慢。或者，跟人类的肉眼一样，变焦透镜可通过改变透镜的形状而制成。该方法已用在使用等向液体制造的透镜中。其它透镜则以具有可电变的折射率的媒质所制成，以使用电压梯度来制造传统透镜或梯度折射率透镜。该可电变的折射率能使得所述透镜的焦距为电压控制的。其中，最为先进的变焦透镜是液晶变焦透镜，其具有复杂的机构，以控制焦距。而其焦距通过调节折射率来改变。不幸地，它的响应时间较慢，通常为数百毫秒级。即使最快响应的液晶透镜，其响应时间仍为数十毫秒，因此其焦距变动仍然很小且聚焦效率也很低。
总之，目前并没有任何变焦透镜可以同时提供快速的响应时间，大幅焦距改变，高聚焦效率，及适合的相位控制。
为了解决该传统变焦透镜的限制，提出了一种微镜阵列透镜。该快速响应微镜阵列透镜的细节可参见J.Boyd及G.Cho的论文，标题为“Fast-response Variable Focusing Micromirror Array Lens”，Proceeding of SPIE，Vol.5055，第278至286页(2003)。该微镜阵列透镜主要包括一微镜阵列和多个致动零件，且该微镜阵列透镜使用静电力以控制透镜的焦距。该微镜阵列透镜的焦距可通过改变每个微镜的位移而改变。微镜阵列透镜的实际使用上会受限于微镜的位移范围，高驱动电压，及复杂的电路。这些局限性是由于在静电力与弹力之间建立平衡以控制微镜位移而造成的。
为了克服这些限制，便发明了该离散受控微镜(DCM)。2004年6月18日提交的美国专利申请案第10/872,241号的“DiscretelyControlled Micromirror With Multi-Level Positions”中描述了DCM的细节，其全部内容结合于此作为参考。该DCM具有大的位移范围，及低驱动电压，且与微电子电路完全兼容。目前已发明了两种示范DCM，它们是可变支撑离散受控微镜(VSDCM)以及分段电极离散受控微镜(SEDCM)。该VSDCM的位移是通过提供多种宽度的间隙(该DCM可经由其而移动)的支架而确定的。SEDCM的位移则通过分段电极的尺寸、位置和离散电压的组合来确定。
本发明提供一种由DCM组成的离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)及DCMAL阵列，来克服传统微镜阵列透镜的限制。
发明内容
本发明旨在解决传统微镜阵列透镜的缺点。
本发明的目的是提供一种具有可大幅改变的焦距的离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)。
本发明的另一目的是提供一种具有低驱动电压(其可与公知IC电路操作和/或IC电路的控制电压兼容)的DCMAL。
传统的静电性微镜，在电力超过弹力时，承受传统的断开不稳定现象(snap-down instability phenomenon)。该断开现象降低了平移及旋转的有效范围。高驱动电压也是该传统静电性微镜在实际使用中的缺点。为了与在5V的电压下正常地操作的IC部件兼容，以及为了防止电击穿，驱动电压的最大值通常应尽可能地低。微镜位移的不精确性则是传统静电式微镜的另一重大缺点。因此，J.Boyd及G.Cho的“Fast-response Variable Focusing Micromirror ArrayLens”，Proceeding of.SPIE，Vol.5055，第278至286页(2003)中描述的该传统微镜阵列透镜，会具有一些局限性，即小幅焦距的改变，高驱动电压及与微电子电路的不兼容性。这些局限性是由于使用静电力与弹力之间的平衡以控制微镜的位移所造成。为了克服这些局限性，而发明了该离散受控微镜(DCM)。2004年6月18日提交的本申请人的美国专利申请第10/872,241号的“DiscretelyControlled Micromirror With Multi-Level Positions”中已描述了DCM的细节，其全部内容结合于此作为参考。在该文献中，已发明了两种示范的DCM：可变支撑离散受控微镜(VSDCM)以及分段电极离散受控微镜(SEDCM)。该VSDCM包括微镜及可将微镜搁置于其上的多个可变支架。该可变支架确定微镜的位置。该可变支架设置于微镜下面。
控制每个可变支架以改变其高度从而控制微镜的位置。该SEDCM包括微镜和多个分段电极。分段电极确定微镜的位置。施加至分段电极的电压为数字式和/或离散式的。该VSDCM的位移是由提供多种宽度的间隙(该DCM可经由其而移动)的支架确定的。该VSDCM具有大幅位移范围，及低驱动电压，且与微电子电路完全兼容。SEDCM的位移则通过分段电极的尺寸、位置和离散电压的组合来确定。
申请人的随后六个美国专利申请案描述具有微镜的变焦透镜，以及微镜阵列透镜的阵列。
2004年5月27日提交的美国专利申请第10/855,554号涉及题为“Variable Focusing Lens Comprising Micromirrors with One Degreeof Freedom Rotation”的发明。2004年5月27日提交的美国专利申请第10/855,715号涉及题为“Variable Focal Length Lens ComprisingMicromirrors with Two Degrees of Freedom Rotation”的发明。2004年5月27日提交美国专利申请第10/855,287号涉及题为“VariableFocal Length Lens Comprising Micromirrors with Two Degrees ofFreedom Rotation and One Degree of Freedom Translation”的发明。2004年5月28日提交的美国专利申请第10/855,796号涉及题为“Variable Focal Length Lens Comprising Micromirrors with OneDegree of Freedom Rotation and One Degree of Freedom Translation”的发明。2004年5月28日提交的美国专利申请第10/855,714号涉及题为“Array of Micromirror Array Lenses”的发明。2004年5月28日提交的美国专利申请第10/857,280号涉及题为“Variable FocalLens Comprising Micromirrors with One Degree of FreedomTranslation”的发明。以上文献的全部内容结合于此作为参考。
本发明提供一种由DCM组成的离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)，以克服传统微镜阵列透镜的局限性。该DCMAL与传统微镜阵列透镜相似，而不同之处在于，透镜或透镜阵列是由DCM组成，而不是由传统的静电性微镜组成。
每个DCM都具有与微镜相同的功能。因此，该DCM的反射表面是由金属，金属化合物，多层介电材料，或其它具有高反射性的材料制成的。许多公知的微加工工艺可将DCM表面制造得具有高反射性。通过使得从物体的一点散射的全部光线都具有相同的周期相位且会聚于成像面的一点处，该DCM阵列用作反射透镜。通过控制每个DCM的平移，或通过控制每个DCM的旋转，或通过控制每个DCM的平移与旋转两者来改变透镜的焦距。由于没有使用平移来控制光线相位，因此通过只控制旋转而形成的DCMAL与通过控制平移与旋转两者的透镜相比较具有较大幅的像差。仅通过平移的控制所形成的DCMAL也具有较大幅的像差。对于只具有平移的DCMAL来说，DCM的尺寸越小，像差就会越小。尽管通过仅控制转移与旋转两者其中之一所形成的透镜质量低于同时控制平移与旋转两者所形成的透镜质量，但其仍然是很具吸引力的透镜设计，因为与控制平移与旋转两者所形成的透镜相比较，其结构及控制都更为简单。
DCMAL可由DCM的极化阵列形成。对于该极化阵列，每个DCM均为扇形，以增加其有效反射区域，因此增加光学效率。可通过设置支撑微镜的机械结构和该微镜之下的致动零件而改善该DCMAL的光学效率，以增加其有效反射区域。可使用公知的MOS及CMOS技术(其广泛地使用在微电子技术中)来制造用以操作该DCM的电路。通过在微镜阵列下应用该微电子电路，可通过移除电极片和线路所需的区域，而增加有效反射区域。也可通过使用具有曲面的DCM而减少DCMAL的像差。
DCM被布置得形成一个或多个同心圆，来形成轴对称透镜，并且相同同心圆上的DCM可由具有同心圆形状的相同电极控制，或通过以公知微电子技术(如MOS或CMOS)制造独立控制所需的电路而被独立控制。
优选地，每个微镜都具有曲率，因为传统反射透镜的理想形状具有曲率。如果每个平微镜的尺寸很小，则由这些平微镜组成的透镜的像差也很小。在这种情况中，微镜并不需要具有曲率。
通过独立地控制各DCM，该透镜可校正像差，所述像差因物体与其影像间的媒质所导致的光学效应而造成，或因透镜系统的那些使其影像背离近轴成像原理的缺陷而造成。通过使用公知的微电子技术制造控制所需的电路及使用公知的微加工方法制造微镜底下的电路，使得每个微镜的独立控制成为可能。
由具有两个自由旋转度或具有两个自由旋转度及一个自由平移度的独立受控DCM组成的阵列可形成具有任意形状和/或尺寸的透镜，或包括具有任意形状和/或尺寸的透镜的透镜阵列。因此可通过形成任意形状和/或尺寸的透镜或形成包括具有任意形状和/或尺寸透镜的透镜阵列而任意地调节入射光。因此，要求通过控制两个自由旋转度或控制两个自由旋转度及自由平移度而将入射光偏转到任意方向。要求每个DCM的独立平移以满足相位条件。
本发明的优点为：(1)该DCMAL具有大幅焦距的改变，因为通过增加该DCM的最大旋转角度可实现大数值孔径变化；(2)驱动电压很低。因此，该DCMAL会完全地与公知IC电路操作及半导体微电子技术兼容；(3)因为每个DCM具有极小的质量，因此该DCMAL具有非常快的响应时间；(4)该DCMAL具有高光学聚焦效率；(5)该DCMAL可具有大尺寸孔径，而不损失光学性能。因为该DCMAL由离散微镜构成，增加DCMAL的尺寸并不会造成由透镜形状误差而引起像差的增加；(6)该DCMAL因其大规模生产而具有低成本；(7)该DCMAL可校正像差；(8)该DCMAL使得聚焦系统变得简易；(9)该DCMAL可具有任意形状和/或尺寸。
虽然已简要叙述了本发明，但可通过以下附图、详尽描述以及所附权利要求而获得对本发明的全面理解。
附图说明
参考附图将更好地理解本发明的这些及其它特征，方面及优点，其中：
图1是示意图，示出了具有可变支架的离散受控微镜(DCM)；
图2是示意图，示出了使用分段电极的DCM；
图3是示意图，示出了离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)的剖面侧视图；
图4是平面示意图，示出了由离散受控微镜(DCM)阵列构成的DCMAL的结构；
图5是示意图，示出了DCMAL如何用作透镜；
图6是示意图，示出了具有完全平移的DCMAL透镜的剖面侧视图；
图7是示意图，示出了DCM的两个旋转轴和一个平移轴；
图8是示意图，示出了包括六角形DCM的圆柱状DCMAL；
图9是示意图，示出了包括六角形DCM的圆形DCMAL；
图10是示意图，示出了包括矩形DCM的圆柱状DCMAL；
图11是示意图，示出了包括三角形DCM的圆形DCMAL；
图12是示意图，示出了包括六角形DCM的DCMAL的阵列；
图13是示意图，示出了包括三角形DCM的DCMAL阵列。
具体实施方式
图1示出了具有可变支架1的DCM的原理。该可变支撑离散受控微镜(VSDCM)使用支架1，该支架提供多种宽度的间隙(该微镜可经由其而移动)。支架1设置于微镜2之下。通过间隙的组合来确定该VSDCM的平移及旋转，所述间隙通过可变支架3，4(微镜5搁置于其上)来确定。通过可变支架所确定的间隙被控制，并且微镜借助于吸引力6搁置于受控制的支架3，4上。因此，该支架3，4提供的间隙的组合确定微镜2的平移及旋转。支架3，4的间隙变化须藉由支架3，4的双稳态运动来确定，且所述运动由数字电压控制。当吸引力取消时，通过可挠性弹簧7的力量使得微镜5的位置恢复至其原始位置。
图2示出了使用分段电极10的另一类型DCM。除了与公知的用于控制电路的微电子技术的兼容性之外，该分段电极离散受控微镜(SEDCM)具有与传统静电性微镜相同的缺点。通过具有不同区域、位置和离散电压的分段电极10的适当力量组合，微镜11可具有理想的三个自由度。
图3示出了DCMAL 21的原理。欲制造完美透镜需有二条件。第一是会聚条件，其中由物体的一点散射的所有光线都应会聚到像面上的一点。第二是相同相位条件，其中所有的会聚光线在像面上都应具有相同相位。为了满足完美透镜的条件，传统反射性透镜22的表面形状被形成得使得由物体的一点散射的所有光线会聚到像面的一点上，并具有适用于所有会聚光射线的光径长度。
布置于一平面中的DCM阵列可满足成为透镜的两个条件。每个DCM 23均可旋转以会聚已散射的光线。如图3中所示，由于DCMAL 21的所有DCM 23都布置于平面中，因此通过该DCM的旋转而会聚的光线的光径长度会不同。即使会聚光线的光径长度不同，也可通过调整相位而满足相同相位的条件，这是因为光线的相位是周期性的。
图4示出了具有多个DCM 32的DCMAL 31的平面图。该DCM32具有与镜子相同的功能。因此，DCM 32的反射表面是由金属、金属化合物、多层介电材料、或其它具有高反射性的材料制成的。许多公知微加工工艺可将表面制造得具有高反射性。每个DCM 32都由致动零件33以静电方式控制。对于轴对称透镜来说，更好的是，DCMAL 31会具有DCM 32的极化阵列。每个DCM 32都具有扇形状以增加其有效反射区域，其增加光学效率。该DCM被布置得形成一个或多个同心圆，以形成轴对称透镜，并且相同的同心圆上的DCM可由具有同心环形状的相同电极来控制。
支持每个反射性微镜32及致动零件33的机械结构设置于微镜32下面，以增加有效反射区域。并且，可通过已知微电子技术，如MOS或CMOS，制造用以操作微镜的电路。通过移除用于电极片和线路(其为供应致动能量的所需)的区域，而使得电路置于该微镜阵列下，可增加有效反射区域。
图5示出了具有多个DCM 44的DCMAL 41如何成像。通过控制DCM 44的位置将任意散射的光线42，43会聚于像面的一点P。通过平移DCM 44可将任意光线42，43的相位调整成为相同的。所需的平移位移范围至少为光线波长的一半。
由于传统反射性透镜22的理想形状具有曲率，因此每个DCM44最好具有曲率。如果该DCM的尺寸足够小，则由平DCM 44构成的透镜的像差也足够小。在这种情况中，该DCM并不需要具有曲率，且可以是平的。
DCMAL 41的焦距f是通过控制每个DCM 44的旋转和/或平移而改变。DCMAL 41，尽管其具有比较大的像差，也可通过仅控制旋转(而不控制平移)而制造。在这种情况中，通过仅控制旋转所形成的透镜41的成像质量会因为像差而降低。
图6示出了通过DCM 50的完全平移而无旋转所制造的具有多个DCM 50的DCMAL 51。通过菲涅耳(Fresnel)散射理论，不需旋转的完全平移也可满足这两个成像条件。通过仅控制平移所形成的透镜51也具有像差。DCM 50的尺寸越小，则像差越少。即使仅具有平移或仅具有旋转的透镜51的质量较低，但其仍然为有用的透镜设计，这是因为其结构和控制比具有旋转及平移两者的透镜更简单。
图7示出了具有两个自由旋转度及一个自由平移度的DCM。由具有独立受控的两个自由旋转度60、61或两个自由旋转度60、61及一个自由平移度62的DCM构成的阵列可为具有任意形状和/或尺寸的透镜或由具有任意形状和/或尺寸的透镜组成的透镜阵列。通过形成任意形状和/或尺寸的透镜，或形成包括具有任意形状和/或尺寸的透镜的透镜阵列，可任意调节入射光。因此，通过两个自由旋转度60，61的控制要求将入射光偏转到任意方向。也要求每个DCM的平移62的独立控制以满足相位条件。
在图8-13中，微镜的旋转量分别由箭头72，83，93，103，112，122的长度来表示，且微镜的旋转方向分别由箭头72，83，93，103，112，122的方向来表示。图8示出了包括六角形微镜71的变焦圆柱状DCMAL。图9示出了包括六角形微镜71的变焦圆形DCMAL81。变焦圆形透镜81的形状，位置及尺寸可通过以两个旋转及一个平移的对微镜71进行独立控制而改变。即使图8及图9示出了六角形微镜71，仍可使用扇形，矩形，正方形，及三角形的微镜阵列。包括扇形微镜的阵列会适合于如图4所示的轴对称透镜。图10示出了包括矩形微镜92的变焦圆柱状DCMAL 91。包括正方形或矩形微镜92的阵列适合于关于面内的一个轴对称的对称透镜，如圆柱状DCMAL 91。图11示出了包括三角型微镜102的变焦圆形DCMAL 101。包括三角形微镜102的阵列适合于具有任意形状和/或尺寸的透镜，如包括六角形微镜的阵列。
图12示出了包括六角形微镜71的变焦DCMAL 111的阵列。图13示出了包括三角形微镜102的变焦DCMAL 121的阵列。在图9、图11、图12和图13中，控制并非该透镜的元件的微镜82，以使得由微镜82反射的光线不会影响成像或聚焦上。
该DCMAL是调适性光学零件，因为可通过独立控制微镜的平移62和/或旋转60，61而改变光线的相位。调适性光学DCMAL需要可独立寻址微镜的二维阵列。为了实现此目的，微镜可与芯片上电子组合。为此，可执行微镜与微电子电路的晶圆级的整合。
由于调适性光学零件可以校正因物体与其影像间的媒质所造成的光线相位误差，和/或校正透镜系统中导致其影像背离近轴成像原理的缺陷，因此该DCMAL可以校正相位误差。例如，该DCMAL可以通过调整微镜的平移62及/或旋转60，61而校正由于光学倾斜所导致的相位误差。
该DCMAL所满足的相同相位条件包括单色光的假定。因此，为了获得一彩色影像，则控制该DCMAL以满足分别用于红色、绿色、及蓝色(RGB)的每个波长的相同相位条件，且该成像系统可使用带通滤波器，以使得单色光具有红色、绿色、及蓝色(RGB)的波长。
如果彩色光电传感器用作使用DCMAL的成像系统中的成像传感器的话，则可通过处理来自红色、绿色、及蓝色(RGB)成像传感器(其具有或不具有带通滤波器)的电信号而获得彩色影像，这可以与DCMAL的控制同步进行。为了成像从物体散射的红色光线，则控制该DCMAL以满足用于红色光线的相位条件。在操作期间，红色、绿色、及蓝色的成像传感器测量从物体散射的每个红色、绿色、及蓝色光线的强度。在它们之中，只有红色光线的强度作为影像数据被储存，因为只有红色光线被适当地成像。为了成像每个绿色或蓝色光，DCMAL和每个成像传感器会以对于红色光线的处理相同的方式运作。因此，该DCMAL与红色、绿色、及蓝色的成像传感器同步。或者，通过使用红色、绿色、及蓝色光线波长的最小公倍数作为用于相位条件的有效波长而满足用于彩色成像的相同相位条件。在这种情况中，并不需要控制该DCMAL以独立满足用于每个红色、绿色、及蓝色光线的相位条件，而是应满足用于波长的最小公倍数的相位条件。
对于更简单的控制，仅控制每个微镜的平移以满足用于红色、绿色、及蓝色光线中的一种光线的相位条件，或不控制每个微镜的平移以满足用于它们中任意波长的相位条件。即使不控制DCMAL以满足用于所有波长的相位条件，该透镜仍然可以用作低品质的变焦透镜。
虽然上文中已参考其不同实施例示出并描述了本发明，但是本领域中技术人员应该理解的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可进行形式，细节，组成及操作上的改变。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种变焦透镜，包括多个可变支撑离散受控微镜(VSDCM)，
其中所述VSDCM包括：
(a)微镜；以及
(b)多个可变支架，其上搁置所述微镜；
其中所述可变支架确定所述微镜的位置。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述可变支架设置于所述微镜之下。
3.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中每个所述可变支架被控制以改变其高度，从而控制所述微镜的位置。
4.一种变焦透镜，包括多个分段电极离散受控微镜(SEDCM)，其中所述SEDCM包括：
(a)微镜；以及
(2)多个分段电极；
其中所述分段电极的尺寸和/或位置确定所述微镜的位置，其中施加至所述分段电极的电压为数字式和/或离散式的。
5.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的旋转被控制。
6.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的平移被控制。
7.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的旋转及平移被控制。
8.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的两个自由旋转度被控制。
9.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的两个自由旋转度和一个自由平移度被控制。
10.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM被独立控制。
11.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM由静电力致动。
12.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM被布置为形成一个或多个同心圆，以形成所述透镜。
13.根据权利要求12所述的透镜，其中相同同心圆上的VSDCM由相同电极控制。
14.根据权利要求1所述的透镜，其中控制电路被设置在所述微镜之下，其中所述控制电路以微电子制造技术制造。
15.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的反射性表面基本是平的。
16.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的反射性表面具有曲率。
17.根据权利要求16所述的透镜，其中所述VSDCM的曲率被控制。
18.根据权利要求17所述的透镜，其中所述VSDCM的曲率由电热力控制。
19.根据权利要求17所述的透镜，其中所述VSDCM的曲率由静电力控制。
20.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM具有扇形状。
21.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM具有六角形形状。
22.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM具有矩形形状。
23.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM具有正方形形状。
24.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM具有三角形形状。
25.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜具有任意尺寸和/或形状。
26.根据权利要求1所述的透镜，其中所有VSDCM被布置在一平面中。
27.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的表面材料是具有高反射性的材料。
28.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的表面材料是金属。
29.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的表面材料是金属化合物。
30.根据权利要求1所述的透镜，其中所述VSDCM的表面通过多层介电涂层制成。
31.根据权利要求1所述的透镜，其中支持所述微镜的机械结构和致动零件被设置于所述微镜下。
32.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜补偿因物体与其影像间的媒质所造成的光相位误差。
33.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正像差。
34.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正成像系统的缺陷，所述缺陷导致影像背离近轴成像原理。
35.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足分别用于红色、绿色、及蓝色(RGB)的每个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
36.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足用于红色、绿色、及蓝色(RGB)之中的一个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
37.根据权利要求1所述的透镜，其中通过使用红色、绿色、及蓝色光线波长的最小公倍数作为用于相位条件的有效波长，来满足用于彩色成像的相同相位条件。
38.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中通过所述透镜，不需肉眼可见机械移动即可将不在光轴上的物体成像。
39.一种透镜阵列，包括变焦透镜，其中每个变焦透镜包括多个可变支撑离散受控微镜(VSDCM)，其中所述VSDCM包括：
(a)微镜；以及
(b)多个可变支架，其上搁置所述微镜；
其中所述可变支架确定所述微镜的位置。
40.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中每个变焦焦距都具有独立的焦距改变。
41.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM的旋转被控制。
42.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM的平移被控制。
43.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM的旋转及平移被控制。
44.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM的两个自由旋转度被控制。
45.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM的两个自由旋转度及一个自由平移度被控制。
46.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM被独立控制。
47.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述VSDCM由静电力致动。
48.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中控制电路被设置在所述微镜之下，其中所述控制电路是通过微电子制造技术制造。
49.根据权利要求39所述的透镜阵列，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正像差。
50.根据权利要求4所述的透镜，其中所述变焦透镜的每个微镜在数字式电压下可具有不同的位移。
51.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的旋转被控制。
52.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的平移被控制。
53.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的旋转及平移被控制。
54.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的两个自由旋转度被控制。
55.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的两个自由旋转度和一个自由平移度被控制。
56.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM被独立控制。
57.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM由静电力致动。
58.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM被布置为形成一个或多个同心圆，以形成所述透镜。
59.根据权利要求58所述的透镜，其中相同同心圆上的SEDCM由相同电极控制。
60.根据权利要求4所述的透镜，其中控制电路被设置在所述微镜之下，其中所述控制电路是以微电子制造技术制造。
61.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的反射性表面基本是平的。
62.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的反射性表面具有曲率。
63.根据权利要求62所述的透镜，其中所述SEDCM的曲率被控制。
64.根据权利要求63所述的透镜，其中所述SEDCM的曲率由电热力控制。
65.根据权利要求63所述的透镜，其中所述SEDCM的曲率由静电力控制。
66.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM具有扇形状。
67.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM具有六角形形状。
68.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM具有矩形形状。
69.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM具有正方形形状。
70.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM具有三角形形状。
71.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜具有任意尺寸和/或形状。
72.根据权利要求4所述的透镜，其中所有SEDCM被布置在一平面中。
73.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的表面材料是具有高反射性的材料。
74.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的表面材料是金属。
75.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的表面材料是金属化合物。
76.根据权利要求4所述的透镜，其中所述SEDCM的表面通过多层介电涂层制成。
77.根据权利要求4所述的透镜，其中支持所述微镜的机械结构和致动零件被设置于所述微镜下。
78.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜补偿因物体与其影像间的媒质所造成的光相位误差。
79.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正像差。
80.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正成像系统的缺陷，所述缺陷导致影像背离近轴成像原理。
81.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足分别用于红色、绿色、及蓝色(RGB)的每个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
82.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足用于红色、绿色、及蓝色(RGB)之中的一个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
83.根据权利要求4所述的透镜，其中通过使用红色、绿色、及蓝色光线波长的最小公倍数作为用于相位条件的有效波长，来满足用于彩色成像的相同相位条件。
84.根据权利要求4所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中通过所述透镜，不需肉眼可见机械移动即可将不在光轴上的物体成像。
85.一种透镜阵列，包括变焦透镜，其中每个变焦透镜包括多个分段电极离散受控微镜(SEDCM)，其中所述SEDCM包括：
(a)微镜；以及
(b)多个分段电极，其上搁置所述微镜；
其中所述分段电极的尺寸和/或位置确定所述微镜的位置，其中施加至分段电极的电压是数字式和/或离散式的。

Claims (76)

1.一种变焦透镜，包括多个离散受控微镜(DCM)。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述DCM包括：
(a)微镜；以及
(b)多个可变支架，其上搁置所述微镜；
其中所述可变支架确定所述微镜的位置。
3.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中所述可变支架设置于所述微镜之下。
4.根据权利要求2所述的变焦透镜，其中每个所述可变支架被控制以改变其高度，从而控制所述微镜的位置。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其中所述DCM包括：
(a)微镜；以及
(2)多个分段电极；
其中所述分段电极确定所述微镜的位置，其中施加至所述分段电极的电压为数字式和/或离散式的。
6.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的旋转被控制。
7.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的平移被控制。
8.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的旋转及平移是被控制。
9.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的两个自由旋转度被控制。
10.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的两个自由旋转度和一个自由平移度被控制。
11.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM被独立控制。
12.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM由静电力致动。
13.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM被布置为形成一个或多个同心圆，以形成所述透镜。
14.根据权利要求13所述的透镜，其中相同同心圆上的DCM由相同电极控制。
15.根据权利要求1所述的透镜，其中控制电路被设置在所述微镜之下，其中所述控制电路以微电子制造技术制造。
16.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的反射性表面基本是平的。
17.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的反射性表面具有曲率。
18.根据权利要求17所述的透镜，其中所述DCM的曲率被控制。
19.根据权利要求18所述的透镜，其中所述DCM的曲率由电热力控制。
20.根据权利要求18所述的透镜，其中所述DCM的曲率由静电力控制。
21.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM具有扇形状。
22.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM具有六角形形状。
23.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM具有矩形形状。
24.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM具有正方形形状。
25.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM具有三角形形状。
26.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜具有任意尺寸和/或形状。
27.根据权利要求1所述的透镜，其中所有DCM被布置在一平面中。
28.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的表面材料是具有高反射性的材料。
29.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的表面材料是金属。
30.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的表面材料是金属化合物。
31.根据权利要求1所述的透镜，其中所述DCM的表面是以多层介电涂层制成。
32.根据权利要求2所述的透镜，其中支持所述微镜的机械结构和致动零件被设置于所述微镜下。
33.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜补偿因物体与其影像间的媒质所造成的光相位误差。
34.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正像差。
35.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正成像系统的缺陷，所述缺陷导致影像背离近轴成像原理。
36.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足分别用于红色、绿色、及蓝色(RGB)的每个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
37.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜被控制以满足用于红色、绿色、及蓝色(RGB)之中的一个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
38.根据权利要求1所述的透镜，其中通过使用红色、绿色、及蓝色光线波长的最小公倍数作为用于相位条件的有效波长，来满足用于彩色成像的相同相位条件。
39.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是调适光学零件，其中通过所述透镜，不需肉眼可见机械移动即可将不在光轴上的物体成像。
40.一种透镜阵列，包括变焦离散受控微镜阵列透镜(DCMAL)，其中所述透镜包括多个DCM。
41.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中每个变焦焦距都具有独立的焦距改变。
42.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的旋转被控制。
43.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的平移被控制。
44.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的旋转及平移被控制。
45.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的两个自由旋转度被控制。
46.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的两个自由旋转度及一个自由平移度被控制。
47.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM被独立控制。
48.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM由静电力致动。
49.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中控制电路被设置在所述微镜之下，其中所述控制电路是通过微电子制造技术制造。
50.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的反射性表面基本是平的。
51.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的反射性表面具有曲率。
52.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的曲率被控制。
53.根据权利要求52所述的透镜阵列，其中所述DCM的曲率由电热力控制。
54.根据权利要求52所述的透镜阵列，其中所述DCM的曲率由静电力控制。
55.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM具有扇形状。
56.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM具有六角形状。
57.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM具有矩形形状。
58.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM具有正方形形状。
59.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM具有三角形形状。
60.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜具有任意形状和/或尺寸。
61.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM被控制以改变所述透镜阵列的每个透镜的焦距。
62.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所有DCM被布置于一平面中。
63.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM被布置为形成一个或多个同心圆，以形成透镜。
64.根据权利要求63所述的透镜阵列，其中相同同心圆上的DCM由相同电极控制。
65.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的表面材料具有高反射性。
66.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的表面材料是金属。
67.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的表面材料是金属化合物。
68.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述DCM的表面是以多层介电涂层制成。
69.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中支持所述DCM的机械结构及致动零件被设置于所述DCM之下。
70.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜补偿因物体与其影像间的媒质所造成的光相位误差。
71.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正像差。
72.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜是调适光学零件，其中所述透镜校正成像系统的缺陷，所述缺陷导致影像背离近轴成像原理。
73.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜是调适光学零件，其中通过所述透镜，不需肉眼可见机械移动即可将不在光轴上的物体成像。
74.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜被控制以满足用于红色、绿色、及蓝色(RGB)的每个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
75.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中所述透镜被控制以满足用于红色、绿色、及蓝色(RGB)之中一个波长的相同相位条件，以获得彩色影像。
76.根据权利要求40所述的透镜阵列，其中可通过使用红色、绿色、及蓝色光线波长的最小公倍数作为相位条件的有效波长而满足用于彩色成像的相同相位条件。
CNA2005800312680A 2004-07-16 2005-07-06 变焦透镜及包括离散受控微镜的透镜阵列 Pending CN101023386A (zh)

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